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シリコン基板を深堀エッチングすることで、シリコン製の矩形フレームで支持された窒化シリコン（SiN）製の自立膜を形成した。このSiN膜の中央部に64個の金製の微小電極を8×8個のアレイ状に配置し、その表面に白金黒を形成することで微小電極の表面積を増加させインピーダンスを低下させた。また、微小電極と配線を避けるようにして、SiN膜を貫通する多数の微小孔を形成した。
SiN膜両面に真空紫外光を照射し親水化処理を行った後に、膜裏面にコラーゲンを、電極形成面にラミニンを修飾した。次に、SiN膜裏面にマウス大脳皮質由来アストロサイトを播種し3日間培養した後、電極形成面にマウス海馬由来ニューロンを播種した。共培養開始後7、10、14、21日目にニューロンの自発的な活動電位を計測し、培養日数に伴うスパイクの数と振幅の変化を調べた。また、微小孔の無いデバイスを使用して、従来のように電極形成面上に共培養した系（片面共培養系）で電位計測を行い、本研究で提案する階層型共培養系との比較を行った。
その結果、いずれの培養系においても培養日数の経過に伴いスパイクの頻度と振幅が増加した。また、1分間当たりのスパイク数を比較すると、階層型共培養系の方が多いことが分かった。これは、片面共培養系では、電極表面にアストロサイトが接着し、ニューロンやその軸索の電極への接着が阻害されたためであると考えられる。また、片面共培養系では細胞の凝集塊が形成される現象が見られ、このこともニューロンの接着数の違いに影響したものと考えられる。さらに、いずれの培養系においても、培養21日目には多数のニューロンがシナプス伝達により同期して活動するバースト発火が観察されるようになったが、階層型共培養系では片面共培養系の2倍の数以上の電極でバースト発火が観察された。以上のように、本研究の手法は、従来法より優れた計測特性を示すことが分かった。
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